Messtechnik I. Forschungsberichte Strömungslehre und Aerodynamik. Band 6. Grundlagen der Messtechnik. C. Tropea, N. Damaschke, H.

Transkript

1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Forschungsberichte Strömungslehre und Aerodynamik Band 6 C. Tropea, N. Damaschke, H. Nobach Grundlagen der Messtechnik Shaker Verlag Aachen 2003

2 TU-Darrnstadt 210 Literatur I Grundlagen 1. Grundlagen der Messtechnik 1.1. Zweck des Messens 1.2. Physikalische Größe 2. Einheitensysteme 2.1. Basissysteme 2.2. SI - Systeme International 3. Grundbegriffe der Messsysteme 3.1. Klassifizierung der Messmethoden 3.1.l. Aktive und passive Messumformer Analoge und digitale Messmethoden Kontinuierliche und Diskontinuierliche Methoden Direkte und Indirekte Messung Ausschlagmethode und Kompensationsrnethode 3.2. Klassifizierung der Messmethoden nach Messprinzipien 4. Messfehler 4.1. Grundbegriffe 4.2. Fehlerursachen und Fehlervermeidung Fehercharakteristiken von Messgeräten Fehlerursachen Fehlervermeidung 4.3. Grundbegriffe der Statistik Wahrscheinlichkeits(dichte)funktionen Momente Verbundverteilungsfunktion Die Gauß-Verteilung Die Poisson-Verteilung 4.4. Statische Fehler Mittelwert Integrales Zeitmaß Statistische Unabhängigkeit Varianz Statistische Sicherheit Fehlerfortpflanzung Systematische Fehler Zufällige Fehler Zufällige Fehler bei der Eichung Ausreißer 1 I I I4 1 I

3 Dynamisches Verhalten von Messsystemen Klassifizierung von Signalen Autokorrelationsfunktion (AKF) Kreuzkorrelation (KKF) Faltung Signaldarstellung im Frequenzbereich Periodische Signale (Fourier-Reihe) Aperiodische Signale (Fourier-Transformation) ,, Einseitige Laplace-Transformation Ubertragungsfunktion Reihenschaltung von übertragungsfunktionen Anwendung der Ubertragungsfunktion Frequenzgang und Phasengang Geräte 0. Ordnung Geräte 1. Ordnung Geräte 2. Ordnung 4.6. Zeitliche und räumliche Auflösung 5. Grundgeräte der Messtechnik 5.1. Passive Bauelemente 5.1.l. Ohmscher Widerstand Strom- und Spannungsteiler Kirchhoffsche Sätze Kapazität Induktivität Laplace-Transformation Komplexe Widerstände 5.2. Passive Filter Filter 1. Ordnung Filter 2. Ordnung Rückwirkung und Entkopplung 5.3. Elektrische Messaufnehmer Übersicht Thermoelektrischer Aufnehmer (Thermoelement) Thermoresistiver Aufnehmer (Widerstandsthermometer) Dehn messstreifen (DMS) Kapazitiver Aufnehmer Induktiver Aufnehmer CCD-Sensor Piezoelektrischer Aufnehmer Piezoresistiver Aufnehmer Magnetoelektrischer Aufnehmer (Hall-Element) Magnetoresistive Aufnehmer l. Feldplatten MR-Effekte AMR-Sensor GMR-Sensoren

4 I n halt sve rze i c h n Fluxgate-Sensoren SQUIDS lmpulsgeber Messung elektrischer Größen Messung von Strom und Spannung l. Ideale Strom- und Spannungsmessung Reale Strom- und Spannungsmessung Das Drehspulmessgerät Spannungsmessung mit dem Drehspulmesswerk Strommessung mit dem Drehspulmesswerk Prinzip des Eingangsverstärkers Vielfachspannungsmesser Hochohmige Eingangsstufen Oszillograph (Oszilloskop) Messung von Widerstand, Kapazität und Induktivität Bestimmuna des Widerstandes mittels Strom und Spannung Vierleitersonde Wheatstone-Messbrücke Bestimmung komplexer Widerstände Messung von Ladung Das Elektroskop (Elektrometer) Ladungsmessung mit hochohmigen Spannungsmessern Messung zeitlicher Größen Zeitmessung Frequenzmessung Impulsmessung 5.5. Operationsverstärker (OPV) Idealer Operationsverstärker Gegenkopplung Grundschaltungen Komparator Spannungsfolger Nicht-invertierender Verstärker Invertierender Verstärker Integrator Differentiator Summationsverstärker Differenzverstärker 5.6. Erweiterungen zu Brückenschaltungen Widerstandsmessung durch Abgleich (Kompensation) Widerstandsmessung durch Ausschlag Ausschlag mit Nullpunktabgleich (Symmetrierung) Viertel-, Halb- und Vollbrücken Mehrdrahtsonden Temperaturkompensation Linearisierung t t t

5 In ha I tsverzeic h n is Grundlagen der optischen Messverfahren 6.1. Beschreibung von Licht Licht als elektromagnetische Welle Polarisation Verzögerungsplatten Kerr-Zelle Pockels-Zelle 6.2. Ausbreitung des Lichtes Modellvorstellungen der Lichtausbreitung Wellen an Grenzflächen 6.3. Geometrsiche Optik Linsen Linsensysteme (dünne Linsen) Aperturen Spiegel Planspiegel Parabolspiegel Sphärische Spiegel 6.4. Interferenz 6.5. Beugung Beugung am Spalt Beugung an einer kreisförmigen Öffnung Auflösung Beugung an einem Gitter Beugungsgitter Spektroskopie 6.6. Der Laser Wirkungsweise des Lasers Der Laserstrahl 7. Datenerfassung und Datenverarbeitung 7.1. Datenerfassungsanlagen 7.1.1, Repräsentation von Daten im Computer , Binär Daten - Integer ohne Vorzeichen Chrakterdaten Intergers mit Vorzeichen Fließ- I Gleitkommazahlen Digitale Ein- und Ausgabe (EIA) und Interface Techniken , Parallele Übertragung Serialle Übertragung IEEE-488 Bus-Interface Weitere Klassifizierungen der Signalübertragung Analog-Digital- & Digital-Analog-Wandler Digital-Analog-Wandler Analog-Digital-Wandler 1 I6 1 I6 1 I ff 2ff 3ff 4ff 4ff 617 7ff ff

6 6/ Multiplexer Abtasttheorem Quantisierungsfehler Vorverarbeitung und Datenqualifikation Datenverarbeitung Digitale Filterung 34i ,I. Filterung im Frequenzbereich 34i Filterung im Zeitbereich 39i Fourier-Transfomration und Fast-Fourier-Transformation (FFT) Historischer Überblick Fouriertransformation (FT) Diskrete Fourier-Transformation (DFT) Fast-Fourier-Transformation (FFT) Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung Autokorrelationsfunktion Leistungsdichtespektrum Kreuzleistungsdichtespektrum 5617